Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 2. Проектирование устройств на цифровых ИС (1987) (1092082), страница 26
Текст из файла (страница 26)
вень на выходе остается до тех пор, пока низкий уровень существует на входе установки. На внутреннем выходе Я(Л) уровень сигнала тоже высокий, что в принципе придает триггеру неустойчивое состояние. 3.4. Четырехбитный регистр из цЯ-триггеров с односторонним вводом На рис. 3.10 приведена микросхема 7413279 четырехбитного регистра с четырьмя триггерами. Ключи образованы четырьмя элементами И-НЕ микросхемы 74ЕЯОО, информация же поступает от четырех кнопочных выключателей. Тактовые сигналы, управляющие вводом информации, тоже поступают от кнопочного выключателя (ЕЯ).
Если кнопками 50 — 53 набрать 171 Элементы запоминающих устройств 5В зп узри — о «~ —-- с'6 тт ' 5сс НоттпнЭы Исоа Рис. 3.10. Односторонний ввод инфориапии в 4-битный регистр от 4 пере- кл|очателей. двоичный код, то, нажав на кнопку ьЯ, этот код можно ввести в регистр. Если теперь поданную на вход информацию убрать 1снять сигналы с входа), то в регистре она сохранится, о чем будут свидетельствовать четыре светящиеся индикаторные лампочки, подключенные к выходам регистра.
При срабатывании выключателя ЬЬ регистр переходит в состояние сброса, и затем, в момент, когда выключатель размыкается, происходит запись. !72 Глава 8 3.5. Время установки, время удержания, время сброса, время перезаписи В предыдущих разделах уже говорилось о временных задержках при вводе сигналов в регистры. Процессы инвертирования всегда вызывают временную задержку момента установления состояния триггера. В цифровой микроэлектронике принят целый ряд параметров, характеризующих задержки при процессах преобразования и обработки сигналов; это требует некоторых пояснений. Существует понятие времени установки.
Под ним понимается отрезок времени, необходимый для внутренней обработки поступившего сигнала до его подачи на элемент записи, осуществляемой с помощью тактового сигнала. В самом триггере между входом ввода данных и входами установки и сброса, а также между входом тактовых сигналов и двумя дополнительными входами (преднабора и сброса) существуют конечные фн- Вресгя уссса-';,, ~вреня урернорления с"-'---- - — ~жания а Вснаеильносягь Ю----- -----' , С:: 4 услаюФления. 1 с"снавильноснсь Ю 1 Вассержеа л устержаиир ~-эс Рис.
3.11. а — в — время установки и время удержания на времеинбй диаграмме. зические промежутки, которые и вызывают временные задержки. Если задержка сигнала данных больше, чем задержка тактового сигнала, то вводить сигнал данных надо с некоторым опережением. При этом говорят о положительном времени установки, Если задержка тактового сигнала больше, чем задержка сигнала данных, то сигналы данных должны поступать немного позже. В этом случае говорят об отрицательном времени установки.
Наряду со врвменем установки следует рассмотреть еще время удержания (ЬоЫ 1ппе). Дело в том, что после появления 1тз Элементы аономинаняиих устройств фронта тактового импульса может оказаться необходимым на некоторое время придержать информационный сигнал для того, чтобы триггер пришел в полную готовность для приема его. В процессе удержания также возможны и запаздывание, и опережение. Соответственно различают положительные и отрицательные задержки. Если информационный сигнал необходимо немного задержать перед вводом, то говорят о положительной Врсссс розреигемия а яноелриесго Рис. 332.
Время разрешения (а) и время переприема (б) на временнба диа- грамме. задержке. Если же, напротив, сигнал должен быть послан с некоторым опережением, то мы имеем дело с отрицательной задержкой. Сущность этих понятий поясняет временная диаграмма на рис.
3.11. Существует также понятие времени сброса. Дело в том, что прн вводе данных в регистр иногда из-за физически обусловленных задержек возникает необходимость искусственной задержки тактовых импульсов. На рис. 3.12,а приведена временная диаграмма, которая поясняет сущность этой задержки. Наконец, имеется еще понятие времени перезаписи, которое в особенности касается ключевых схем. Рассмотрим сущность этого понятия на примере схемы ИЛИ-НЕ, в которой информация с одного входа должна быть передана на другой.
На рис. 3.12,б эта ситуация представлена графически. Допустим, 174 Глава 3 что сигнал А имеет высокий уровень и, следовательно, приводит к сигналу низкого уровня 1. на выходе. Пусть этот сигнал требуется продлить. Для этого хотя бы на один из входов элемента ИЛИ-НЕ должен поступать сигнал высокого уровня О. Это значит, что два сигнала одновременно коммутироваться не могут. В то время, как один из сигналов уже потерял свою активность, другой (выходной) сигнал еще не стал активным в такой степени, чтобы удержать выход на низком уровне С.
Отсюда видно, что время перезаписи — это время между фронтами импульсов, необходимое для полного инвертирования сигнала исходного уровня. 3.6. Многопозиционные элементы памяти Регистры можно соединять между собой так, чтобы получить многопозиционный (многоразрядный) элемент памяти, илн ЗУ, наподобие механического многопозиционного коммутатора. Такие ЗУ иногда называют мультиплетами. Отдельные триггеры в многопозиционных ЗУ соединяются между собой так, что только один из них может находиться в состоянии логической 1 (рис.
3.13). При перемене состояния одновременно сбрасывают один вход установки выбранного триггера и входы сброса всех остальных триггеров. В результате такой коммутации сигнал на выходе триггера Я, который имел высокий уровень, вследствие задержки наложится (наползет) на другие сигналы; как говорят, произойдет перекрещивание сигналов.
В технике многопозиционных коммутаторов это явление хорошо известно. В цифровой технике такое наползание импульсов крайне нежелательно. Если в качестве выходных сигналов многопозиционного ЗУ будут поступать импульсы низкого уровня, то наползание может вообще привести к сбою, так как сначала выход, имевший сигнал низкого уровня, получит сигнал высокого уровня и лишь после этого уровень сигнала на выбранном выходе станет низким. В многопозиционном ЗУ селектирование всегда однозначно, поскольку активным может оставаться сигнал одного выхода.
Если на входы такого ЗУ одновременно поступают несколько сигналов, подлежащих записи, то выходы становятся пассивными и никакого селектирования не произойдет (рис. 3.13, а — в). Если два вводимых сигнала 5 попеременно следуют друг за другом, то в течение этого времени сигналы на выходе становятся пассивными. В этом состоит одно из важнейших свойств многопозиционных ЗУ. Условное графическое обозначение многоразрядного элемента памяти в системе МЭК показано на Ф'Д Яй~ ) Обозначения ИЖ Е Рис. 3.13. а — схема мультиплета (многовходового триггера); б — его услов- ное обозначение по системе МЭК; в — алгоритм работы.
176 Глава 3 рис. 3,13,б. Видно, что выходы связаны с входами избирательно с помощью функции И. Рассмотрим для примера процессы на выходе Я(~). Этот выход активен, если активен сигнал низкого уровня на входе 51, а сигналы на входах 52 и 53 неактивны (они высокого уровня). На условном обозначении многоразрядного элемента памяти такая ситуация показана цифрами б, б и 1. Заметим здесь, что сигналы 3 и 6 приоритетны, т.
е. они должны стать неактивными до того, как сигнал на выходе станет сигналом низкого уровня под воздействием сигнала на входе 51. В противном случае, как говорилось выше, произойдет сбой. То же самое можно наблюдать и на выходах Яг(~) н Яг(~). Многопозиционные ЗУ очень часто применяются в комбинации с селектирующими элементами, позволяющими однозначно выбрать один определенный сигнал из нескольких поступивших на входы. Селектирующие элементы подробно будут описаны в гл. 1 тома 3 данного курса. Здесь же рассмотрим пример многопозиционного ЗУ, работающего в комбинации с многопозиционным переключателем, позволяющим осуществить безошибочное селектирование.
В механическом многопозиционном переключателе нарушение одного контакта или случайное замыкание другого приводят к сбою, который нарастает по мере нарушения контактов. В электронных цифровых устройствах любое нарушение контактов приводит к весьма нежелательным последствиям, поэтому для их предотвращения применяют специальные электронные устройства. В многопозиционном переключателе при нарушениях контакта до того, как замкнется следующий контакт, создается состояние неопределенности, что весьма нежелательно. Надежную коммутацию, однако, в таких переключателях можно все-таки обеспечить даже при некачественных контактах. Для этого после переключателя ставится многопозпционное ЗУ. Схема такого комбинированного коммутатора показана на рис. 3.14. Это переключатель режимов работы микропроцессора.
В данном случае имеем следующие четыре режима: выполнение команд автоматическое, выполнение команд шаговое, режим воспроизведения и режим записи. Каждый из этих режимов устанавливается по команде, поступающей извне. Естественно, что каждая команда и выбранный по ее поступлении режим должны быть однозначными. В схеме, приведенной на рис. 3.14, программируемое много- позиционное ЗУ состоит из трех триггеров, хотя положений переключателя четыре. В нашем случае можно было обойтись меньшим числом триггеров благодаря тому, что один из режимов (автоматическое выполнение команд) можно получить путем комбинации трех других режимов реализации функции 177 Элементы ааноминающих устройств И-НЕ. В режим автоматического выполнения команд переключатель устанавливается в том случае, когда сигналы трех остальных режимов неактивны. Внимательно рассматривая схему, можно заметить, что если один из триггеров Н-активным сигналом переводится в поло- +ПЭ лежа жиче сажал Перел чиже реете лтйЮ ,Уа рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
